Fabrication and properties of luminescence polymer composites with erbium/ytterbium oxides and gold nanoparticles
稀土掺杂的光学材料对于光电子学中的光源以及高效的光放大元件和光子学的其他元件是重要的。在以前开发的无水，低温合成Er/Yb氧化物的方法的基础上，从它们的氯化物，我们制造了适当的纳米粒子与定义的参数，并使用它们的光学透明，发光聚合物纳米复合材料的发展与低光散射，适合于直接，光诱导形成的光子元件。在这样的纳米复合材料中引入预先形成的金纳米颗粒也进行了检测，并由于等离子体效应的影响而增强发光。
2017-01-06 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Nanoparticle Shape on Polymer-Nanocomposite Rheology and Tensile Strength
纳米粒子可以通过多种机制影响聚合物材料的性能。考虑到富勒烯，碳纳米管，粘土或石墨烯片纳米复合材料，我们研究颗粒形状如何影响熔体剪切粘度$η$和拉伸强度$τ$，我们通过分子动力学模拟确定。我们的模拟紧凑的（二十面体），管或棒状，片状模型纳米粒子的粘度$η$相对于纯熔体的数量级增加。这一发现显然不能用连续流体力学来解释，我们提供的证据表明，在我们的模型纳米复合材料中的$η$的增加有其起源于纳米颗粒之间的链桥。我们发现，这种增加是最大的棒状纳米粒子和片状纳米粒子最少。奇怪的是，随着链长$N$的增加和颗粒形状的各向异性，$η$和$τ$的增强表现出{ \it相反的趋势}。显然，单独的桥接链的概念不能占$τ$的增加，我们建议，片状纳米颗粒的可变形性或柔性有助于纳米复合材料的强度和韧性，通过降低复合材料的泊松比的相对值。我们的模拟点的纳米粒子形状的聚合物纳米复合材料的机械和加工性能的重大贡献。
2007-01-24 cond-mat.mtrl-sci
The origin of mechanical enhancement in polymer nanoparticle composites with ultra-high nanoparticle loading
具有超高纳米颗粒负载量（> 50%）的聚合物纳米颗粒复合材料（PNC）已经显示出与其组分的纯体系相比同时表现出显著改善的强度、刚度和韧性。最近的实验研究表明，即使在低聚合物填充分数，硬度和模量显着增加的聚合物填充分数在这些高负载的PNC的效果。在这项工作中，我们的目标是通过检查拉伸变形下的聚合物和纳米粒子（NP）的动力学来了解这些性能增强的起源。我们进行分子动力学（MD）模拟的粗粒度，玻璃状聚合物在随机紧密包装的纳米粒子填料与不同的聚合物填充分数。我们表征的PNC系统的力学性能，比较NP重排行为，并研究在聚合物玻璃化转变以下的变形过程中的聚合物链段和链级动力学。我们的模拟结果证实了实验观察到的模量在低聚合物填充分数的增加，我们提供的证据表明，机械增强的来源是聚合物桥接效应。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ordering Nanoparticles with Polymer Brushes
将纳米颗粒有序排列成所需的超结构通常对其技术应用至关重要。我们使用分子动力学模拟来研究溶剂蒸发时，纳米粒子在聚合物刷中随机接枝到平面表面的组装。最初，纳米颗粒分散在润湿聚合物刷的溶剂中。在溶剂蒸发之后，纳米颗粒或者在刷子内部或者吸附在刷子的表面，这取决于纳米颗粒-聚合物相互作用的强度。对于强的纳米颗粒-聚合物相互作用，只有当刷密度被微调以容纳单层纳米颗粒时，才形成二维有序阵列。当刷密度高于或低于该最佳值时，纳米颗粒的分布在空间上表现出较大的波动，并且堆积顺序减小。对于弱的纳米颗粒-聚合物相互作用，纳米颗粒在聚合物刷的顶部排列成六边形阵列，只要接枝密度足够高以产生致密的刷。观察到一个有趣的愈合效果的低接枝密度聚合物刷，可以变得更均匀的存在下，弱吸附的纳米粒子。
2017-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interparticle interaction and size effect in polymer coated magnetite nanoparticles
磁性和穆斯堡尔谱的研究已经进行了聚合物包覆的磁铁矿纳米粒子的粒径从5.1到14.7 nm。磁化强度（TM）的温度依赖性的最大值被发现是不一致的颗粒尺寸（DTEM）。有效磁各向异性（Kan）随着DTEM的减小而增大，这归因于表面各向异性的增大。在TM以上发现的磁化强度和剩磁的不存在表明了超顺磁性行为，这也在与温度相关的穆斯堡尔谱结果中观察到。超精细场的温度依赖性被发现遵循类似的块状磁铁矿的饱和磁化强度的依赖性。
2006-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Potential of Mean Force between Polymer Grafted Nanoparticles
在纳米颗粒表面接枝聚合物链是控制其在聚合物基质中自组装和分布的一种众所周知的途径。通过改变单个纳米颗粒表面上的接枝图案，实现了各种各样的自组装结构。然而，准确估计一对接枝纳米粒子之间的平均力的有效潜力，决定它们在聚合物基质中的组装和分布是纳米科学中的一个突出挑战。在这里，我们提出了一种新的深度学习方法，该方法从聚合物接枝纳米颗粒簇的分子动力学轨迹中学习一对接枝纳米颗粒之间的相互作用。随后，我们进行了基于平均力的分子模拟的深度学习潜力，该模拟预测了大量聚合物接枝纳米颗粒自组装成各种各向异性超结构，包括依赖于3D中纳米颗粒浓度的聚合物网络和双层。平均力预测的自组装超结构的深度学习潜力与聚合物接枝纳米颗粒的实际超结构一致。这种深度学习框架非常通用，可以加速自由空间或聚合物基质中聚合物接枝和未官能化纳米颗粒的自组装和相行为的表征和预测。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Magnetic Chains Created by Polymer-Induced Assembly of Hollow Cobalt Nanoparticles
以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为模板，在乙二醇溶液中合成了空心钴纳米粒子（450-750 nm）磁性链。在此过程中，CoCl 2·6 H2O在PVP存在下被N2 H4·H2O还原。所有的Co纳米粒子都是中空的，具有40 nm的壳层，并且自组装成长达约10微米的链状结构。在300 K时，分支的中空Co纳米颗粒链表现出37.5 emu/g的饱和磁化强度，约1.55 emu/g的剩余磁化强度，以及约66 Oe的矫顽力，这比块体的大一个数量级以上
2005-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Analysis of a Polymerization-Induced Phase Separation in Nanoparticle-Monomer-Polymer Blends
我们使用最近由V. V. Ginzburg（Macromolecules 2005，38，2362.）提出的简单模型对纳米颗粒-单体-聚合物共混物中聚合诱导的相分离进行热力学分析。该模型适用于由纳米颗粒，单体和线性聚合物构成的三元共混物，其中聚合物和单体的相对分数决定聚合反应中的转化率。分析表明，相分离可以发生在聚合过程中的相关参数（相互作用参数，聚合物和颗粒尺寸）的值的大范围内。当目的是通过单体的聚合固定纳米颗粒在单体中的均匀分散时，必须考虑这种可能性。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low-defectiveness exfoliation of MoS2 nanoparticles and their embedment in hybrid light-emitting polymer nanofibers
二硫化钼（MoS 2）因其独特的光学、电学和力学性能而备受关注。在这里，我们展示了混合，有机-无机发光纳米纤维的基础上获得通过一个简单而廉价的超声处理过程中N-甲基-2-吡咯烷酮的二硫化钼纳米粒子掺杂剂，并成功地封装在聚合物长丝。发现缺陷保持低，并保持化学计量，通过实施，温和的剥离方法，允许生产的二硫化钼纳米粒子。如此获得的混杂纤维是光滑的、均匀的、无瑕疵的，并且表现出明亮且连续的光发射。此外，它们显示出沿其纵轴波导自发射光的显著能力。这些研究结果表明，使用温和的剥离方法实现的发射MoS 2纤维作为新型和非常有前途的光学材料，用于构建传感表面和作为光子电路的组件。
2018-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of electric field on the photoluminescence of polymer-inorganic nanoparticles composites
我们报道了电场对光致发光的影响，PL，从一个由共轭聚合物与氧化锌纳米粒子混合组成的复合材料。我们发现，在没有电场的情况下，复合膜的PL发射在蓝色和绿黄色区域有两个最大值。对平面金电极施加偏压抑制了绿-黄发射，并使唯一的PL发射最大值向蓝色区域移动。聚合物-纳米颗粒复合材料的电流-电压特性表现出非均匀聚合物-无机结构的典型非线性行为。复合结构中激发态的产生意味着存在几种辐射复合机制，包括形成包括激基复合物状态的聚合物-纳米颗粒复合物以及聚合物和纳米颗粒之间的电荷转移，其可以通过电场控制。
2008-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of Nanoparticle Additives on the Fragility of Polymer Glass Formation and the Buchenau Relation
通过分子动力学模拟研究了纳米粒子（NP）的加入对玻璃形成聚合物熔体脆性的影响。我们发现纳米颗粒体积分数$ϕ$超过$\approx$ 5%的脆性显着变化，其中脆性变化与德拜-沃勒因子$<u^2>$的大小的逆方差相关，该因子是局部“刚度”波动的量度。我们还确认了所有$ϕ$和聚合物-NP相互作用类型的$<u^2>$和结构弛豫时间$τ$之间的Buchenau关系的有效性。
2009-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Morphological Control of Grafted Polymer Films by Nanoparticle Binding
在许多纳米技术应用和生物系统中会遇到纳米颗粒和聚合物样物体的混合物。我们研究的行为接枝聚合物层的纳米粒子被吸引到聚合物使用基于格子气的平均场论和伴随的粗粒度布朗动力学模拟装饰。我们发现，纳米粒子的存在下，可以诱导大的层形态的形态转变。特别是，在中等纳米颗粒浓度下，纳米颗粒导致接枝表面上方聚合物层的高度降低，这通过新型一级相变发生，以使聚合物和纳米颗粒之间具有足够强的吸引力，而对于弱吸引力则平稳。该理论的预测定性同意所观察到的行为嫁接天然未折叠的蛋白质链结合蛋白质。结果还通知设计纳米聚合物层形态的方式。
2011-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of nanoparticle size, loading, and shape on the mechanical properties of polymer nanocomposites
通过粗粒分子动力学模拟研究了球形、三角形和棒状纳米粒子对聚合物纳米复合材料力学性能的影响。我们专注于纳米颗粒的尺寸，负载，质量和形状如何影响PNC的弹性模量，在故障和抵抗空腔的形成和增长，在外部应力的应力。我们发现，在强的聚合物-纳米颗粒相互作用的制度，通过临时聚合物-纳米颗粒交联的聚合物网络的形成具有PNC增强的主导作用。球形纳米颗粒的尺寸与聚合物单体的尺寸相当，其在增韧PNC方面比较大的球形颗粒更有效。当比较球形、三角形和棒状几何形状的颗粒时，棒状纳米颗粒成为最好的PNC增韧剂。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bare and Polymer Coated Iron Oxide Superparamagnetic Nanoparticles for Effective Removal of U (VI) from Acidic and Neutral Aqueous Medium
在水中合成了超顺磁性γ-Fe_2O_3纳米粒子（直径为5 nm）。裸颗粒在~ pH 2时表现出良好的胶体稳定性，这是因为具有+25 mV的表面电荷的强静电排斥。聚丙烯酸（PAA）包覆的颗粒在~ pH 7下表现出显著的胶体稳定性，具有丰富的游离羧基作为后续官能化的反应位点。在这项工作中，我们使用zeta电位分析，透射电子显微镜，小角X-射线散射，电感耦合等离子体质谱法研究裸和涂层胶体超顺磁性纳米粒子在pH 2和pH 7的吸附行为的U（VI）。在pH = 2时，铀酰离子（UO_（22+））吸附在裸颗粒表面，颗粒表面电荷减少。这引起颗粒附聚。在pH 7时，铀酰离子（UO 22+）水解并形成直径约50 nm的氢氧化铀板状颗粒。PAA包覆的氧化铁纳米颗粒吸附在这些氢氧化铀（VI）板的表面上以形成沉淀到分散体底部的大聚集体。在pH 2和pH 7下，通过外部磁场可以容易地从水环境中收集和提取所得到的U（VI）/纳米颗粒复合物。结果表明，无论是裸的还是聚合物包覆的超顺磁性γ-Fe 2 O3纳米粒子都是潜在的U（VI）吸附剂。
2018-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Signature of multiple glassy states in micellar nanoparticle-polymer composites
我们目前的胶束纳米粒子-聚合物复合材料的固定体积分数和可变的聚合物链接枝密度的动态温度依赖性测量的结果。对于具有较低接枝密度的纳米粒子，我们观察到动态逮捕状态在低温下对应于一个有吸引力的玻璃，而在高温下，相同的系统显示典型的排斥玻璃的松弛。对于更高的接枝密度，低温动力学更类似于在高温下跨越到排斥玻璃的凝胶。这种迷人的动力学转变的可能原因被描绘出来。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Three-port beam splitter for slow neutrons using holographic nanoparticle-polymer composite diffraction gratings
观察到了慢中子在纳米粒子-聚合物复合光栅上的衍射。通过仔细选择光栅参数，如光栅厚度和间距，三端口冷中子分束器操作-分裂成正负第一和零衍射级的入射中子强度相等-实现。作为一种可能的应用，泽尼克三光路干涉仪进行了简要讨论。
2012-05-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dispersing Nanoparticles in a Polymer Film via Solvent Evaporation
采用大规模分子动力学模拟研究了溶剂蒸发过程中纳米粒子在聚合物薄膜中的分散行为。当溶剂蒸发时，在液体/蒸气界面处形成致密的富含聚合物的表层，其取决于NP/聚合物相互作用的强度而为富含NP或贫乏NP。当纳米颗粒被聚合物强烈润湿时，纳米颗粒在界面处积聚并形成层。然而，当NP仅被聚合物部分润湿时，大多数NP均匀地分布在聚合物膜的本体中，致密的表层用作阻挡层以防止NP移动到界面。我们的研究结果指出了一种可能的途径，采用不太有利的NP/聚合物相互作用和快速溶剂蒸发，以均匀地分散在聚合物膜中的NP，相反的共同信念，强大的NP/聚合物的吸引力，需要使NP良好地分散在聚合物纳米复合材料。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure and dynamics of a polymer-nanoparticle composite: Effect of nanoparticle size and volume fraction
我们使用分子动力学模拟研究了半稀释，未缠结的聚合物溶液中含有分散良好，弱吸引力的纳米粒子（NP）的大小（$σ_N$）小于聚合物的回转半径$R_g$。我们发现，如果$σ_N$是大于单体的大小的聚合物溶胀，而较小的NP导致链收缩。如果体积分数$ϕ_N$增加，则聚合物链（$D_p$）和NP（$D_N$）的扩散系数降低。$D_p$的减少可以很好地描述的约束参数，而$D_N$显示出更复杂的依赖于$σ_N$，这是由于能量和熵效应之间的相互作用。当$ϕ_N$超过依赖于$σ_N$的值时，NP不再很好地分散，并且如果$ϕ_N$增加，则$D_N$和$D_p$增加。
2018-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
nanoNET: Machine Learning Platform for Predicting Nanoparticles Distribution in a Polymer Matrix
聚合物纳米复合材料（PNC）提供了与其组成相关的广泛的热物理性质。然而，由于PNCs的组成和化学空间巨大，建立一个普适的PNCs组成-性质关系具有挑战性。在这里，我们解决了这个问题，并开发了一种新的方法来模拟PNC的成分-微结构关系，通过一个智能机器学习管道命名为nanoNET。nanoNET是一种纳米颗粒（NPs）分布预测器，建立在计算机视觉和图像识别概念之上。它将无监督深度学习和回归集成在一个完全自动化的管道中。我们进行粗粒度的分子动力学模拟的PNCs和利用数据来建立和验证nanoNET。在此框架内，一个随机森林回归模型预测的NP分布在PNC的潜在空间。随后，基于卷积神经网络的解码器将潜在空间表示转换为给定PNC中NP的实际径向分布函数（RDF）。nanoNET非常准确地预测了许多未知PNC中的NP分布。这种方法是非常通用的，可以加速的设计，发现，并从根本上理解PNCs和其他分子系统的组成-微结构关系。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Fluorescence lifetime modification in Eu:Lu2O3 nanoparticles in the presence of silver nanoparticles
采用燃烧法和共沉淀法制备了掺铕氧化镥（Eu：Lu 2 O3）纳米粒子，并对它们的性质进行了比较。探索了利用小硅烷分子和长链聚合物的表面改性来解团聚和分散颗粒。结构，形态和光学性能，其特征在于与X-射线衍射，扫描和透射电子显微镜，和激光光谱分别评估这些材料。比较了修饰前后Eu：Lu 2 O3纳米粒子的发光性能，研究了表面配体对发光性能的影响。随后，将Eu：Lu 2 O3纳米颗粒置于由银纳米颗粒组成的薄膜的顶部上，并与银纳米颗粒组合并分散在聚合物基质中。银纳米颗粒的存在导致荧光寿命减少12- 14%。
2011-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Addition to Structure and dynamics of a polymer-nanoparticle composite: Effect of nanoparticle size and volume fraction
在我们以前的出版物（参考文献1）中，我们已经表明，当作为$h/λ_d$的函数绘制时，聚合物的归一化扩散系数$D_p/D_{p0}$的数据落在主曲线上，其中$h$是平均颗粒间距离，$λ_d$是动态长度尺度。在本说明中，我们还表明，归一化的纳米粒子的扩散系数，$D_N/D_{N0}$，崩溃的主曲线作为$h/R_h$，其中$R_h$是纳米粒子的流体动力学半径的函数绘制时。
2019-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Matrix Assisted Formation of Ferrihydrite Nanoparticles in a Siloxane/Poly(Oxyethylene) Nanohybrid
基质辅助形成的水铁矿，铁蛋白核心的氧化铁氢氧化物类似物，在溶胶-凝胶衍生的有机-无机杂化的报告。混合网络（命名为di-ureasil）是由不同的平均聚合物分子量的聚（oxidase）链接枝到硅氧烷域通过脲交联，并容纳水铁矿纳米粒子。磁性测量、傅里叶变换红外和核磁共振光谱揭示，聚合物分子量的受控改性允许微调混合基质的能力，以帮助和促进铁在有机-无机界面处的配位以及随后的水铁矿纳米颗粒的成核和生长，所述水铁矿纳米颗粒的核尺寸（2-4 nm）通过并入的铁的量来调整。高分子链的长度、排列方式和结晶度是影响铁水铁矿颗粒锚定和形成的关键因素。
2004-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Mixing--Demixing Transition in Polymer-Grafted Spherical Nanoparticles
聚合物接枝的纳米颗粒（PGNP）可以提供单独通过聚合物或纳米颗粒（NP）不能获得的性质曲线。本文采用粗粒分子动力学模拟和理论平均场模型研究了聚合物接枝球形纳米粒子的对称共聚物熔体的混合-分层转变。我们发现，较大尺寸的NP导致较高的稳定性，对于给定数量的接枝链和链长达到分层是不可能的。最重要的是，接枝链$N_g$数量的增加最初可有利于PGNP的相分离，但进一步增加可导致更难的分层。原因是随着NP周围的系留聚合物链的接枝密度增加而形成的有效核的影响增加。发生这种行为变化的$N_g$的范围和精确值取决于NP尺寸和接枝聚合物链的链长。我们的研究阐明了PGNP的相行为，特别是接枝密度对系统相行为的影响，预计这将为理解这些系统打开新的大门，并对材料科学和医学产生影响。
2019-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer coated cerium oxide nanoparticles as oxidoreductase-like catalysts
氧化铈纳米颗粒已被证明通过催化有机底物和活性氧的分解来模拟氧化还原酶。这种拟态可以在超氧自由基和过氧化氢中发现，它们是氧化应激相关疾病中产生的有害分子。尽管事实上，纳米粒子的功能化是强制性的，在纳米医学的背景下，聚合物涂层对它们的酶样催化活性的影响是知之甚少。在这项工作中，通过将7.8 nm的氧化铈核与两种聚丙烯酸钠和四种具有不同末端或锚定端基（如膦酸）的聚乙二醇（PEG）接枝共聚物缔合，制备了六种聚合物包覆的氧化铈纳米颗粒。系统地研究了包覆纳米粒子的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和类氧化酶催化活性。结果表明，聚合物涂层不影响氧化铈纳米粒子的类超氧化物歧化酶活性，不损害类过氧化氢酶和类氧化酶活性，并令人惊讶地提高了氧化铈纳米粒子的类过氧化物酶催化活性。还证明了用PEG接枝共聚物涂覆的颗粒比聚（丙烯酸）涂覆的颗粒作为氧化还原酶样酶表现更好，这一结果证实了在颗粒表面具有膦酸作为锚定基团的益处。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling the domain structure of ferroelectric nanoparticles using tunable shells
在Landau-Ginzburg-Devonshire理论的框架下，研究了利用介电性质可调的壳层控制单轴和多轴铁电体球形纳米颗粒中畴结构的可能性.对Sn 2 P2 S6和BaTiO 3纳米粒子进行了有限元建模和分析计算，这些纳米粒子覆盖有高k聚合物、温度依赖的各向同性顺电钛酸锶或具有强烈温度依赖的介电常数张量的各向异性液晶壳。看起来，具有温度依赖性高介电常数（~300 - 3000）的可调顺电壳比具有小得多（~10）的温度无关介电常数的聚合物壳提供了对纳米颗粒极化的更有效的屏蔽。与各向同性顺电和聚合物壳相比，液晶壳（~ 1 - 100）的可调介电各向异性增加了用于控制铁电畴形态（包括单畴状态、畴条纹和圆柱体、曲折和曲折畴以及极化通量闭合畴和涡旋）的新水平的功能。研究结果表明，可调谐壳层覆盖铁电纳米粒子，可以控制铁电纳米粒子的电畴结构形态，从而产生新型铁电存储器和先进的密码学材料。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Diffraction of slow neutrons by holographic SiO_2 nanoparticle-polymer composite gratings
用慢中子对记录在SiO $_2$纳米粒子-聚合物复合材料中的全息光栅进行了衍射实验。测试了纳米颗粒浓度、光栅厚度和光栅间距等参数对材料中子光学特性的影响。在光栅厚度约为100微米或更大时，由于记录过程的干扰而导致的光栅结构沿样品深度的衰减成为一个问题。这限制了中子可实现的衍射效率。为了解决这个问题，全息光栅中的Pendellösung干涉效应已经被利用，对于非常冷的中子，衍射效率达到83%。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Neutron optical beam splitter from holographically structured nanoparticle-polymer composites
我们报告了一个突破性的多功能冷中子衍射元件的搜索。纳米粒子通过全息手段在光聚合物中空间排列。这些光栅结构对于仅200微米的有效厚度显示出高达约50%的冷中子的非常有效的衍射。它们为下一代中子光学器件开辟了一个深刻的前景，具有调谐或调制中子衍射效率的能力。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Can silica nanoparticles improve lithium transport in polymer electrolytes?
本文通过分子动力学模拟研究二氧化硅纳米颗粒对 LiTFSI-PEO 电解质锂输运的影响，发现纳米颗粒因占据非活性空间而降低电导率，并识别出浓度阈值上下的两种机制。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transistor behavior via Au clusters etched from electrodes in an acidic gating solution: metal nanoparticles mimicking conducting polymers
我们报告说，紧密间隔的金电极在酸性溶液中的电导可以打开从关闭[绝缘; I]到打开[导电; C]到关闭再次通过单调扫描施加到溶液的栅极电压。我们提出，ICI晶体管的作用是由于依赖于从金电极表面蚀刻的纳米颗粒的电化学过程。这些测量结果非常接近纳米级酸门控聚苯胺晶体管的特性，因此研究人员应该在未来的分子电子学实验中防止误解这种效应。
2004-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic polymer nanoparticles with controlled dimensions from the morphological transformation of isotropic seeds
如果我们要设计和创造先进的材料，那么在多个长度尺度上理解和控制自组装过程至关重要。特别是，我们在纳米尺度上组织物质的能力已经有了相当大的进步，但仍然远远落后于我们操纵单个分子的技能。我们迫切需要新的工具来控制纳米级的组装，以及对它们如何工作的物理理解。在这里，我们报告了一种新的方法，用于生产高度各向异性的纳米粒子的控制尺寸的基础上的形态转换过程（MORPH为短）驱动的超分子键的形成。我们提出了一个最小的物理模型MORPH，这表明它将被推广到大量的聚合物/纳米粒子系统。我们设想MORPH成为一个有价值的工具，用于控制纳米级的自组装，并为不同的应用程序的功能性纳米结构的生产。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coarse grained modeling of a metal-organic framework/polymer composite and its gas adsorption at the nanoparticle level
ICGM, Univ. Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学）；Sorbonne Université, CNRS, Physico-chimie des Electrolytes et Nanosystèmes Interfaciaux, PHENIX（索邦大学）
本研究通过混合力场建模ZIF-8/PVDF复合材料，揭示了纳米粒子尺寸和形态对气体吸附的影响，发现十二面体结构在常温下具有更高的气体吸附量。
2024-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Windowless Observation of Evaporation-Induced Coarsening of Au-Pt Nanoparticles in Polymer Nanoreactors
纳米粒子和溶剂之间的相互作用在复杂的亚稳态纳米结构的形成中起着关键作用。然而，这种相互作用的高空间和时间分辨率的直接观察是具有挑战性的与传统的液池透射电子显微镜（TEM）实验。在这里，一个无窗的系统组成的聚合物纳米反应器通过扫描探针嵌段共聚物光刻（SPBCL）沉积在无定形碳膜上被用来研究超细（1-3 nm）Au-Pt纳米粒子的粗化作为溶剂蒸发的函数。在这样的反应器中，均匀的Au-Pt纳米颗粒在电子辐照下由金属离子前体原位合成。薄聚合物膜的不均匀蒸发不仅使纳米颗粒集中，而且还加速了后退聚合物边缘处的聚结动力学。对影响聚结的颗粒力的定性分析表明，聚合物边缘的毛细拖曳在加速这一过程中发挥着重要作用。总的来说，这项工作：1）提供了对溶剂在多元素纳米结构合成过程中纳米颗粒的化学和粗化行为中的作用的基本见解，2）提供了对颗粒如何通过SPBCL过程形成的见解，以及3）显示了SPBCL生成的圆顶，而不是液体细胞，如何用于研究纳米颗粒的形成。更一般地说，它显示了为什么传统的颗粒粗化模型，不考虑溶剂蒸发，不能用来描述发生在薄膜，液体为基础的纳米结构的合成。
2018-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Multiscale modelling of polymer structure and conformations in polymer nanocomposites: A Review
在过去的二十年里，聚合物纳米复合材料由于其与聚合物共混物相比的先进性能而受到工业界和学术界的极大关注。许多计算研究表明，聚合物纳米复合材料的宏观性能强烈依赖于微观聚合物结构和构象。在这篇文章中，我们回顾了模拟研究的基本问题的聚合物结构和尺寸的纳米复合材料含有裸露的球形或棒状纳米粒子。实验上，在聚合物基体中加入纳米颗粒是否会扰乱聚合物链存在争议。
2015-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Structural Fate of Individual Multicomponent Metal-Oxide Nanoparticles in Polymer Nanoreactors
多组分纳米颗粒可以合成具有均匀或相分离的结构，这取决于合成条件和掺入的元素。要了解的参数，确定其结构的命运，多组分金属氧化物纳米粒子的Co，Ni和Cu的组合组成的合成通过扫描探针嵌段共聚物光刻和其特征在于使用相关的电子显微镜。这些研究表明，结晶性，金属组分的比例，和合成温度决定了纳米颗粒的晶体结构和架构。Co-Ni-O系统主要由于CoO和NiO的可溶解性而形成岩盐结构，而Cu-Ni-O具有大的可溶解性间隙，根据退火温度和组成形成均匀的氧化物、异质结或合金。此外，还发现Co-Ni-Cu-O的高有序结构遵循低有序体系的行为。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanoparticle Self-assembly Assisted by Polymers: The Role of Shear Stress in the Nanoparticle Arrangement of Langmuir and Langmuir-Blodgett Films
利用聚合物辅助的纳米粒子自组装，通过剪切应力调控Langmuir和Langmuir-Blodgett膜中纳米粒子排列，研究不同应变条件下量子点结构的形态变化和有序性。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Incorporation of magnetic nanoparticles into lamellar polystyrene-b-poly(n-butyl methacrylate) diblock copolymer films: influence of the chain end-groups on nanostructuration
在这篇文章中，我们提出了新的样品的层状磁性纳米复合材料的基础上的自组装的聚苯乙烯-b-聚（甲基丙烯酸正丁酯）二嵌段共聚物通过原子转移自由基聚合合成。聚合物膜上负载有磁性氧化铁纳米颗粒，通过表面引发ATRP生长聚苯乙烯链。用原子力显微镜、椭圆偏振仪、中子反射率和接触角测量研究了硅上纯的和磁负载的共聚物膜的纳米结构。本研究突出了强烈的影响力的共聚物末端-驱动本身的选择的ATRP化学路线-的顺序上的多层膜中的块的重复序列。此外，纳米颗粒的尺寸的较窄的分布被检查作为SI-ATRP反应的控制参数。
2018-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Self-Assembly of Core-Shell Hybrid Nanoparticles by Directional Crystallization of Grafted Polymers
本研究通过将可结晶聚合物接枝到SiO₂纳米颗粒上，利用配体定向结晶驱动自组装，两步形成核壳杂化纳米结构，揭示了配体在构建复杂杂化材料中的关键作用。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synthesis of stable cerium oxide nanoparticles coated with phosphonic acid-based functional polymers
针对传统后接枝膦酸基聚合物无法在生物流体中稳定亚10nm颗粒的问题，提出一步湿化学合成法，制备了具有核壳结构、高胶体稳定性和高Ce(III)含量的PEG包覆氧化铈纳米颗粒，可用于纳米医学及活性氧清除。
2023-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elimination of Extreme Boundary Scattering via Polymer Thermal Bridging in Silica Nanoparticle Packings: Implications for Thermal Management
我们对纳米晶系统中热传输的理解的最新进展负责将新技术集成到先进的能源系统中，包括热电制冷系统和可再生能源平台。然而，有一点了解的热能传输机制，管理无序纳米复合材料的热性能。在这项工作中，我们探讨了热传输机制在无序包装的无定形纳米粒子与和没有填充的间隙的聚合物，以量化的影响，在纳米粒子的边缘引入的热边界散射在一个已经无定形的系统和最小的热导率近似的上下文中。通过将修改的最小热导率模型拟合到从80 K到300 K的热导率的温度依赖性测量，我们发现间隙聚合物{ \it消除}无序纳米颗粒填充中的边界散射，这令人惊讶地导致无序纳米颗粒薄膜复合物的总热导率的{ \it增加}。这与我们对有效介质理论的预期和我们对最小导热系数极限的理解相反。相反，我们发现，一个僵硬的填隙材料提高了通过纳米粒子边界的热传输，提高无序纳米粒子包装的热性能。我们希望这些结果提供洞察无序固体，表现出已经低的热导率，通过使用纳米结构和振动热桥接的热性能的可调性。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Solar energy harvesting in magnetoelectric coupled manganese ferrite nanoparticles incorporated nanocomposite polymer films
基于聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物（P（VDF-TrFE））的热电和磁电材料为柔性和可穿戴应用的能量收集提供了巨大的希望。因此，本工作的重点是太阳能收集以及磁电现象的两相纳米复合薄膜，其中构成相是锰铁氧体（MnFe 2 O 4）纳米粒子和P（VDF-TrFE）聚合物。采用溶液浇铸法制备了复合薄膜。X射线衍射结果表明，这些薄膜的结晶度较高。研究了铁氧体纳米粒子的铁电、磁性和磁电性能随外加电场和体积分数的变化规律。优化了制备条件，使少量铁氧体纳米粒子的加入改善了纳米复合薄膜的铁电极化。当直流偏置场垂直于电极化的强度方向时，最佳纳米复合薄膜的磁电耦合系数最大，约为156 mV/Oe-Cm。从热电装置的角度来看，还报道了太阳能收集。开路电压为5 V，短路电流的数量级为1 nA的演示没有任何前置放大。因此，这里提出的纳米复合薄膜的磁电和热释电性能的组合指示作为机敏材料，自旋电子器件和指定的磁电基应用的完美候选人。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rate of Excitation Energy Transfer between Fluorescent Dyes and Nanoparticles
供体和受体分子之间的长程共振能量转移（RET）越来越多地用于生物和材料科学的许多领域。该现象用于监测不同（生物）聚合物/（生物）聚合物单元之间的体内分离，从而监测各种生物分子过程的动力学。由于速率对供体（D）和受体（A）之间的距离的敏感性，该技术通常被称为“光谱尺”。在这项工作中，我们研究了RET在三个不同的系统中的距离和取向依赖性：（i）之间的共轭聚合物和荧光染料，（ii）之间的纳米金属颗粒（NMP）和荧光染料和（iii）之间的两个NMP。我们表明，在所有这三种情况下，RET的速率遵循d^（- sigma）的距离依赖性，其中指数sigma在大d（F“orster型依赖性）时接近6，但在短距离到中等距离时具有从3-4变化的值。在短时间分离时，速率的幅值比F“orster理论预测的要小得多。
2006-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Saturation Magnetization of Inorganic/polymer Nanocomposites Higher than That of Their Inorganic Magnetic Component
本文制备了磁性纳米粒子（MNP）/粘土/聚合物纳米复合材料，其饱和磁化强度高于纯油酸包覆的MNP组分。纳米复合材料中独特的“纳米网络”结构和紧密的三相纳米界面的存在，使其具有令人惊讶的饱和磁化强度。
2012-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Confinement on Solvent-driven Infiltration of Polymer (SIP) into Nanoparticle Packings
在聚合物基体中含有高体积分数（> 50vol%）的纳米颗粒（NP）的纳米复合膜具有作为结构涂层的功能和用途的前景，并且还提供了理解强约束下的聚合物行为的独特平台。在此之前，我们开发了一种新的技术，在室温下使用溶剂驱动的聚合物（SIP）渗透到NP包装制造这样的纳米复合材料。在SIP工艺中，由下面的聚合物膜和NP的致密填料制成的双层暴露于溶剂蒸气，这引起溶剂冷凝到填料的空隙中。冷凝的溶剂塑化下面的聚合物膜，诱导聚合物渗透到NP填料中的溶剂填充的空隙中。在这项工作中，我们研究了限制SIP的动力学和最终分配的NP填料的间隙的聚合物的效果。我们发现，虽然在SIP渗透的动态是强烈依赖于禁闭，渗透的最终程度是独立的禁闭。渗透的时间服从幂律约束，如由链尺寸和孔径的比率定义的。定性地说，所观察到的时间尺度是由于浓度制度的变化，渗透的进行，这导致随着时间的推移，在系统中的特征长度尺度的变化。当孔中的浓度超过临界重叠浓度时，聚合物的特征长度尺度不再是整个链的特征长度尺度，而是小于孔径的相关长度。因此，在很长一段时间，渗透的程度是独立的约束比。此外，聚合物和纳米颗粒之间有利的表面相互作用增强了分配到NP填料中。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
3D atomistic imaging of polymer nanocomposites with Atom Probe Tomography: experimental methodology, preliminary results and future outlook
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Warwick（华威大学）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；University of Oxford（牛津大学）
本研究首次应用原子探针显微术对聚合物纳米复合材料进行3D原子级成像，探讨了实验方法、初步结果及未来发展方向。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Thickening of liquids using copolymer grafted nanoparticles
本研究提出合成亲溶剂表面工程化纳米粒子（如硅烷化聚醚胺改性二氧化硅）的策略，结合流变实验与CGMD模拟，证明其能显著改变硅油和聚乙二醇的粘度，为可调流变复合材料的设计与液体配方优化提供新途径。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Verwey transition in magnetite nanoparticles in thin polymer film
利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、电子顺磁共振（EPR）和静态磁测量等技术研究了聚乙烯醇（PVA）薄膜中磁性纳米颗粒的磁性和结构特性。纳米颗粒具有明确的结晶度，并且在室温下是超顺磁性的。它们的粒径分布具有明显的对数正态分布规律（平均粒径在5-7 nm附近）和在70-80 nm附近的轻微最大值。EPR谱和静态磁化强度数据表明，在130 K（对应于Verwey转变）和200 K之间存在明显的异常。得到的实验数据可以理解的基础上的半金属电子结构，磁各向异性的复杂的温度行为，以及“弱磁电子”的磁铁矿子晶格的影响。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanoparticle aggregation controlled by desalting kinetics
我们报告的形成稳定的纳米粒子的聚合物簇通过静电络合。置于仔细检查下的纳米颗粒是由短聚（丙烯酸）部分包覆的纳米氧化铈（CeO 2），而聚合物是阳离子中性嵌段共聚物。使用不同的配制途径监测团簇形成，包括直接混合、透析、稀释和淬灭。在第一种方法中，通过混合聚合物和纳米颗粒的储备溶液获得杂化物。根据分子生物学开发的方法，透析和稀释基于受控的生物动力学。第四个过程包括快速稀释的盐分散体，因此它被认为是一个淬火的集群动力学。我们已经发现，控制静电簇形成动力学的一个关键参数是从溶液中除去盐的速率dIS/dt，其中IS表示离子强度。随着IS的降低，静电屏蔽的聚合物和纳米颗粒系统经历了一个突然的转变之间的非缔合和聚集状态。通过调节反应动力学，团簇的尺寸从100 nm变化到超过1微米。在低离子强度，集群被发现是动力学冻结。据建议，聚集的发病是由聚合物到颗粒表面上的解吸-吸附转变驱动的。
2010-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Electrical, elastic properties and defect structures of isotactic polypropylene composites doped with nanographite and graphene nanoparticles
导电聚合物在传感器、致动器、电子和光学器件、太阳能电池等方面有着广泛的技术应用。为了改善其操作性能、机械、热、电和光学性能，此类聚合物被掺杂碳同素异形体纳米填料。新型纳米复合聚合物的功能可以由纳米颗粒和聚合物的尺寸特性，不同的物理效应如电荷转移等来规定。我们表征和分析了新型聚合物纳米复合材料，高结晶度的等规聚丙烯（iPP），基于动态力学分析（DMA），介电谱，小角中子散射（SANS）和理论模型。碳纳米粒子在聚丙烯本体中以分形的形式聚集，改变了聚丙烯的力学、塑性、弹性和电性能。我们研究修改纳米填料的形态与Cosserat弹性的概念，其中包括描述的线性拓扑缺陷引起的纳米石墨和GNP聚集的行为。我们提供我们的实验数据与Cosserat弹性模型框架中的晶格的数值模拟，以估计整个复合iPP的一些力学特性。
2022-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The effects of aggregation and protein corona on the cellular internalization of iron oxide nanoparticles
工程无机纳米粒子是纳米技术发展的重要组成部分。对于纳米医学中的应用，颗粒需要被功能化以确保在生物流体中的良好溶解。然而，在许多情况下，功能化是不够的：颗粒要么被血清蛋白质的冠状包被，要么从溶剂中沉淀出来。在本论文中，我们表明，通过改变涂层的氧化铁纳米粒子从低分子量的配体（柠檬酸根离子）的小羧基化的聚合物（聚（丙烯酸）），分散体的胶体稳定性得到改善和吸附/内化的铁对活的哺乳动物细胞的深刻影响。柠檬酸盐包被的颗粒显示出在所有测试的基于胎牛血清的生理条件下不稳定，而聚合物包被的颗粒表现出突出的稳定性以及缺乏蛋白质冠的结构。通过透射电子显微镜和流式细胞术研究了纳米颗粒与人淋巴母细胞样细胞之间的相互作用。两种类型的纳米颗粒/细胞相互作用被加下划线。氧化铁被发现吸附在细胞膜上，或内化到膜结合的内吞隔室。对于沉淀的柠檬酸盐涂层颗粒，相互作用的动力学揭示了大量和快速吸附的氧化铁细胞表面上。根据细胞计数数据对吸附铁和内化铁之间的分配进行定量。结果突出了弹性吸附纳米材料在细胞质膜的重要性。
2011-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic co-assembly of iron oxide nanoparticles and polymers : towards the generation of highly persistent superparamagnetic nanorods
最近由Boal等人（A.K. Boal等人，Nature 404，746-748，2000）涉及使用无机纳米颗粒作为用于设计和制造胶体和超胶体组装体的结构单元的可能性。预计这些结构可以由不同的形状，图案和功能制成，并可以构成未来纳米器件的组件，包括传感器，致动器或纳米电路。在这里，我们报告的协议，使我们能够制造这样的纳米粒子聚集体。构建体的结构单元是阴离子涂覆的氧化铁纳米晶体（超顺磁性，尺寸7 nm）和阳离子中性嵌段共聚物。我们已经表明，带电物种之间的静电相互作用可以通过调节分散体的离子强度来控制。在适当的条件下，静电的控制导致在微米长度尺度的球形或细长的聚集体的阐述。细长的聚集体被发现是棒状的，直径为几百纳米，长度在1和50微米之间。除了它们显著的硬度之外，纳米结构的棒被发现随着外部施加的磁场而重新取向，这与超顺磁性定律一致。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anisotropic Reinforcement of Nanocomposites Tuned by Magnetic Orientation of the Filler Network
我们提出了一种新材料，显示各向异性和机械性能可调的合成过程中，在磁场。它是通过混合聚合物纳米胶乳和磁性纳米颗粒的水性悬浮液来配制的，所述悬浮液被薄二氧化硅层涂覆以改善其与聚合物基质的相容性，然后浇铸。当在磁场下浇铸时，这些纳米颗粒的磁性使得它们能够在所得纳米复合材料中预取向。通过小角中子散射（SANS）对分散的详细了解显示了在纳米尺度上通过场排列的链状纳米颗粒聚集体。平行于颗粒链向纳米复合材料施加应变显示出比应变横向于场时更高的机械增强。.应变样品的SANS表明，平行于场的应变引起链的组织，而垂直于场的应变破坏链场诱导的有序。因此，从纳米颗粒聚集体的各向异性互连获得改进的机械增强。
2009-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Polymer-embedded molecular junctions between graphene sheets: A Molecular Dynamics study
聚合物纳米复合材料中的热传导取决于几个参数，包括纳米颗粒的热导率和几何特征、颗粒负载、它们的分散程度和分散网络的形成。为了提高独立式导电纳米颗粒之间的热接触效率，先前提出了。这项工作首次报告了石墨烯聚合物纳米复合材料内的分子结的研究。采用分子动力学模拟研究了聚合物紧密接触时分子结的热传输效率，定量分析了聚二甲基硅氧烷（PDMS）包围石墨烯和分子结时分子结的贡献.在PDMS/石墨烯模型的热导率的一个很强的依赖性被发现，与短的和构象刚性的分子结获得最好的性能。
2021-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pyroelectric response of ferroelectric nanoparticles: size effect and electric energy harvesting
分析了铁电纳米线和纳米管热释电响应的尺寸效应。热释电系数随丝半径的减小而增大，并在临界半径Rcr处发散，对应于尺寸驱动的顺电相转变。热释电耦合的尺寸驱动增强导致了响应于温度波动的极化铁电纳米颗粒产生巨大的热释电电流和电压。的热释电能量收集和测辐射热检测的最大效率的推导，并示出接近卡诺极限的低温。
2009-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of nanoparticles in polydisperse polymer networks: From free diffusion to hopping
利用分子动力学模拟研究了嵌入无序多分散聚合物网络中的球形纳米粒子的静态和动态性质。考虑了聚合物-NP相互作用中的排斥力（RNP）和弱吸引力（ANP）。结果发现，对于这两种类型的粒子的NP动力学在中间和长时间的限制参数$C=σ_N/λ$，其中$σ_N$是NP直径和$λ$是动态的本地化长度的交联控制。三个动力学制度被确定：i）对于弱约束（$C \lesssim 1$）的NP可以自由地扩散通过网格; ii）对于强约束（$C \gtrsim 1$）的NP通过激活跳跃进行; iii）对于极端约束（$C \gtrsim 3$）的均方位移显示中间时间尺度上的准平台，因为NP被困在网格很长一段时间。从这个局部的笼子里逃出来是一个强烈依赖于局部环境的过程，因此产生了一个极其不均匀的松弛动力学。模拟数据进行了比较，与两个主要的理论在凝胶中的纳米粒子的扩散过程。这两种理论都很好地描述了NP扩散常数对$C-$的依赖性，但在中间时间尺度上不能再现非均匀动力学。
2021-06-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
